JPH04293264A - 赤外線固体撮像素子 - Google Patents
赤外線固体撮像素子Info
- Publication number
- JPH04293264A JPH04293264A JP3083402A JP8340291A JPH04293264A JP H04293264 A JPH04293264 A JP H04293264A JP 3083402 A JP3083402 A JP 3083402A JP 8340291 A JP8340291 A JP 8340291A JP H04293264 A JPH04293264 A JP H04293264A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor substrate
- infrared
- infrared ray
- imaging device
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、赤外固体撮像素子に
関し、特に１つの半導体基板内に１次元または２次元に
配列形成された赤外線検出素子のクロストークを改善で
きる構造を有するものに関する。
関し、特に１つの半導体基板内に１次元または２次元に
配列形成された赤外線検出素子のクロストークを改善で
きる構造を有するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】図５はショットキバリアダイオードを赤
外検出器に用いたこの種の赤外線固体撮像素子の従来例
における配置構成の概要を模式的に示す平面図であり、
図６は図５における赤外線固体撮像素子５のＶＩ−ＶＩ
線に対応する部分の断面構造図である。
外検出器に用いたこの種の赤外線固体撮像素子の従来例
における配置構成の概要を模式的に示す平面図であり、
図６は図５における赤外線固体撮像素子５のＶＩ−ＶＩ
線に対応する部分の断面構造図である。
【０００３】図５に示す従来例の構成において、２はシ
ョットキ接合を用いて垂直，水平の２次元アレイ状に配
置された赤外光検出部であり、６は垂直方向に電荷を転
送する電荷掃き寄せ方式（以下、ＣＳＤ方式と呼ぶ）に
よる垂直シフトレジスタ、７は水平方向に電荷を転送す
るＣＣＤ方式による水平シフトレジスタ、８は外部へ電
荷を読み出す出力部である。
ョットキ接合を用いて垂直，水平の２次元アレイ状に配
置された赤外光検出部であり、６は垂直方向に電荷を転
送する電荷掃き寄せ方式（以下、ＣＳＤ方式と呼ぶ）に
よる垂直シフトレジスタ、７は水平方向に電荷を転送す
るＣＣＤ方式による水平シフトレジスタ、８は外部へ電
荷を読み出す出力部である。
【０００４】また、９はトランスファゲート（以下、Ｔ
Ｇと呼ぶ）スキャナ、１０はＣＳＤスキャナであって、
これらの各スキャナ９，１０には走査線配線３を介して
水平ライン上のゲート電極（垂直シフトレジスタ６の構
成要素）１１が電気的に接続され、ＴＧスキャナ９から
の読み出しパルスと、ＣＳＤスキャナ１０からの転送パ
ルスとをそれぞれに印加できるようになっている。
Ｇと呼ぶ）スキャナ、１０はＣＳＤスキャナであって、
これらの各スキャナ９，１０には走査線配線３を介して
水平ライン上のゲート電極（垂直シフトレジスタ６の構
成要素）１１が電気的に接続され、ＴＧスキャナ９から
の読み出しパルスと、ＣＳＤスキャナ１０からの転送パ
ルスとをそれぞれに印加できるようになっている。
【０００５】次に、図６に示す断面において、１はＰ型
シリコン半導体基板、２は金属電極と基板１とで形成さ
れるショットキ接合の光電変換層である。この光電変換
層は白金パラジウム，イリジウムなどの金属、もしくは
白金珪化物，パラジウムΔ珪化物，イリジウム珪化物な
どの金属珪化物からなる。さらに、３はアルミ配線から
なる走査線配線、４はシリコン酸化膜からなる素子間分
離及び絶縁のためのフィールド絶縁膜である。１２は入
射赤外線であり、検出器の表面側より入射してきたもの
で、検出器の表面前部に備えつけられる結像用のレンズ
により進路を曲げられたものを表わしている。１２ａは
基板裏面からの反射光である。１３も同様に入射赤外線
である。１３ａは走査線配線３，フィールド絶縁膜４な
どで散乱された散乱光、１３ｂは散乱光１３ａが基板裏
面により反射されたものである。
シリコン半導体基板、２は金属電極と基板１とで形成さ
れるショットキ接合の光電変換層である。この光電変換
層は白金パラジウム，イリジウムなどの金属、もしくは
白金珪化物，パラジウムΔ珪化物，イリジウム珪化物な
どの金属珪化物からなる。さらに、３はアルミ配線から
なる走査線配線、４はシリコン酸化膜からなる素子間分
離及び絶縁のためのフィールド絶縁膜である。１２は入
射赤外線であり、検出器の表面側より入射してきたもの
で、検出器の表面前部に備えつけられる結像用のレンズ
により進路を曲げられたものを表わしている。１２ａは
基板裏面からの反射光である。１３も同様に入射赤外線
である。１３ａは走査線配線３，フィールド絶縁膜４な
どで散乱された散乱光、１３ｂは散乱光１３ａが基板裏
面により反射されたものである。
【０００６】次にこのショットキ形赤外線検出素子の動
作について説明する。白金シリサイド電極２とＰ型シリ
コン基板１とのショットキ接合は約０．２２ｅＶのバリ
ヤ高さをもつが、このショットキ接合に赤外線が入射す
ると、電子，正孔対が生成され、バリヤを越えるエネル
ギーを持つ正孔はバリヤを越えてＰ型シリコン基板１に
注入される。この結果、ショットキ接合の白金シリサイ
ド電極２には電子が蓄積される。この光信号電荷がショ
ットキ接合に蓄積される。蓄積された信号電荷は垂直Ｃ
ＳＤ６へ読み出され、その後垂直方向へ転送される。次
いで、この光信号電荷は水平ＣＣＤ７により水平方向に
転送され、出力部８から映像信号として外部へ読み出さ
れる。
作について説明する。白金シリサイド電極２とＰ型シリ
コン基板１とのショットキ接合は約０．２２ｅＶのバリ
ヤ高さをもつが、このショットキ接合に赤外線が入射す
ると、電子，正孔対が生成され、バリヤを越えるエネル
ギーを持つ正孔はバリヤを越えてＰ型シリコン基板１に
注入される。この結果、ショットキ接合の白金シリサイ
ド電極２には電子が蓄積される。この光信号電荷がショ
ットキ接合に蓄積される。蓄積された信号電荷は垂直Ｃ
ＳＤ６へ読み出され、その後垂直方向へ転送される。次
いで、この光信号電荷は水平ＣＣＤ７により水平方向に
転送され、出力部８から映像信号として外部へ読み出さ
れる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、白金シリサ
イド電極２は薄い方が検出感度が高く、通常１００オン
グストローム以下の薄い膜で形成されている。また、基
板１のシリコンは１．１ｅＶのバンドギャップをもち、
１．２μｍより長い赤外線に対しては透明である。従っ
て、検出器の表面より入射した赤外線１２の一部は、薄
い白金シリサイド電極２を斜めに透過し、シリコン基板
１の裏面で反射される。ここで、赤外線検出素子上に像
を結ぶための検出器の前方にとりつけられるレンズにＦ
１の光学系を使用した場合、最大入射角は約２６．６°
になる。検出素子間のピッチが数十μｍであり、シリコ
ン基板は厚さ４００〜５００μｍであることを考えると
、入射光は基板裏面で反射し、その反射光１２ａが隣接
検出素子に入ってクロストークを生じることになる。 これを避けるためには、検出素子の間隔を４００〜５０
０μｍとせねばならず、このようにすると撮像素子とし
ては使えない。またシリコン基板を薄くすることも考え
られるが、基板の機械的強度が小さくなるので、この方
法を使っても撮像素子としては使えない。
イド電極２は薄い方が検出感度が高く、通常１００オン
グストローム以下の薄い膜で形成されている。また、基
板１のシリコンは１．１ｅＶのバンドギャップをもち、
１．２μｍより長い赤外線に対しては透明である。従っ
て、検出器の表面より入射した赤外線１２の一部は、薄
い白金シリサイド電極２を斜めに透過し、シリコン基板
１の裏面で反射される。ここで、赤外線検出素子上に像
を結ぶための検出器の前方にとりつけられるレンズにＦ
１の光学系を使用した場合、最大入射角は約２６．６°
になる。検出素子間のピッチが数十μｍであり、シリコ
ン基板は厚さ４００〜５００μｍであることを考えると
、入射光は基板裏面で反射し、その反射光１２ａが隣接
検出素子に入ってクロストークを生じることになる。 これを避けるためには、検出素子の間隔を４００〜５０
０μｍとせねばならず、このようにすると撮像素子とし
ては使えない。またシリコン基板を薄くすることも考え
られるが、基板の機械的強度が小さくなるので、この方
法を使っても撮像素子としては使えない。
【０００８】また、図６の入射赤外線１３のように走査
線配線３，フィールド絶縁膜４などにより散乱され、散
乱光１３ａを生じ、裏面に対して全反射条件を越えるも
のが反射光となり、前記従来例と同様にクロストークを
生じさせる。これらのクロストークがあると鮮明な撮像
信号が得られないという問題点があった。
線配線３，フィールド絶縁膜４などにより散乱され、散
乱光１３ａを生じ、裏面に対して全反射条件を越えるも
のが反射光となり、前記従来例と同様にクロストークを
生じさせる。これらのクロストークがあると鮮明な撮像
信号が得られないという問題点があった。
【０００９】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、隣接検出素子間のクロストーク
をなくすことができ、鮮明な画像信号が得られる赤外線
固体撮像素子を得ることを目的としている。
ためになされたもので、隣接検出素子間のクロストーク
をなくすことができ、鮮明な画像信号が得られる赤外線
固体撮像素子を得ることを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明に係る赤外線固
体撮像素子は、半導体基板表面に光検出器が１次元また
は２次元に配列されたものにおいて、半導体基板の裏面
に高濃度の不純物層を設けたり、半導体基板の内部に不
純物層を設けるなどして、半導体基板中に高濃度の不純
物層を設け、赤外線を吸収する光吸収層とし、検出器の
表面より入射して裏面で反射する赤外線を吸収するよう
に構成したものである。
体撮像素子は、半導体基板表面に光検出器が１次元また
は２次元に配列されたものにおいて、半導体基板の裏面
に高濃度の不純物層を設けたり、半導体基板の内部に不
純物層を設けるなどして、半導体基板中に高濃度の不純
物層を設け、赤外線を吸収する光吸収層とし、検出器の
表面より入射して裏面で反射する赤外線を吸収するよう
に構成したものである。
【００１１】
【作用】この発明における赤外線固体撮像素子は、半導
体基板に設けられる高濃度の不純物層により形成されて
いる光吸収層によって、表面より入射し裏面に至る赤外
線を吸収することができるので、半導体基板裏面での反
射光をなくすことができ、隣接素子とのクロストークを
なくすことができる。
体基板に設けられる高濃度の不純物層により形成されて
いる光吸収層によって、表面より入射し裏面に至る赤外
線を吸収することができるので、半導体基板裏面での反
射光をなくすことができ、隣接素子とのクロストークを
なくすことができる。
【００１２】
【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。図１はこの発明の第１の実施例による赤外固体撮像
素子の構造の概略を示す断面図である。図において、１
〜４及び１２は従来のものと同じものであり、５は半導
体基板１の裏面に形成された光吸収層である。この光吸
収層は裏面より低エネルギーイオン注入によって形成さ
れる。また、表面を酸化膜で覆い、拡散することによっ
ても形成される。
る。図１はこの発明の第１の実施例による赤外固体撮像
素子の構造の概略を示す断面図である。図において、１
〜４及び１２は従来のものと同じものであり、５は半導
体基板１の裏面に形成された光吸収層である。この光吸
収層は裏面より低エネルギーイオン注入によって形成さ
れる。また、表面を酸化膜で覆い、拡散することによっ
ても形成される。
【００１３】図２はこの発明の第２の実施例による赤外
固体撮像素子の構造の概略を示す断面図である。５ａは
光吸収層であり、表面より高エネルギーイオンを注入す
ることによって形成される。
固体撮像素子の構造の概略を示す断面図である。５ａは
光吸収層であり、表面より高エネルギーイオンを注入す
ることによって形成される。
【００１４】図３はこの発明の第３の実施例の構造の概
略を示す断面図である。これは不純物半導体基板１４の
上にシリコンエピタキシャル層１５を形成し、エピタキ
シャル層１５上に前記２つの実施例と同様の素子２，３
，４などを形成する。
略を示す断面図である。これは不純物半導体基板１４の
上にシリコンエピタキシャル層１５を形成し、エピタキ
シャル層１５上に前記２つの実施例と同様の素子２，３
，４などを形成する。
【００１５】図４はこの発明の第４の実施例の構造の概
略を示す断面図である。図において、１〜４及び７は従
来のものと同じものであり、５ｂは半導体基板１の検出
器が形成されている部分の裏面に選択的に形成された光
吸収層である。
略を示す断面図である。図において、１〜４及び７は従
来のものと同じものであり、５ｂは半導体基板１の検出
器が形成されている部分の裏面に選択的に形成された光
吸収層である。
【００１６】光吸収層の形成方法としては以上のような
実施例が考えられるが、半導体基板に不純物層を形成す
るどのような方法を用いても同様の不純物層が得られる
。
実施例が考えられるが、半導体基板に不純物層を形成す
るどのような方法を用いても同様の不純物層が得られる
。
【００１７】不純物はｎ型のＰ，Ａｓ，ＳｂまたはＰ型
のＢ，Ａｌ，Ｇａをあげることができるが、その他の不
純物を用いても同様の効果が得られる。濃度は１×１０
１８個／ｃｍ３ 以上である。
のＢ，Ａｌ，Ｇａをあげることができるが、その他の不
純物を用いても同様の効果が得られる。濃度は１×１０
１８個／ｃｍ３ 以上である。
【００１８】この実施例素子の動作原理は従来のものと
同一であるが、白金シリサイド電極及びシリコン基板を
透過した赤外線がシリコン基板の裏面ないし内部に設け
られた光吸収層によって吸収されるので、反射赤外線は
なくなり、隣接素子との間のクロストークが防止される
。
同一であるが、白金シリサイド電極及びシリコン基板を
透過した赤外線がシリコン基板の裏面ないし内部に設け
られた光吸収層によって吸収されるので、反射赤外線は
なくなり、隣接素子との間のクロストークが防止される
。
【００１９】なお、上記実施例では白金シリサイド電極
として白金シリサイド（ＰｔＳｉ）を用いたが、パラジ
ウムシリサイド（ＰｄＳｉ），イリジウムシリサイド（
ＩｒＳｉ）も用いられるし、金（Ａｕ）などの金属であ
ってもよい。また、基板はＰ型と限らず、ｎ型であって
もよい。
として白金シリサイド（ＰｔＳｉ）を用いたが、パラジ
ウムシリサイド（ＰｄＳｉ），イリジウムシリサイド（
ＩｒＳｉ）も用いられるし、金（Ａｕ）などの金属であ
ってもよい。また、基板はＰ型と限らず、ｎ型であって
もよい。
【００２０】また上記実施例では信号電荷の読み出し方
法は、垂直方向はＣＳＤ方式，水平方向はＣＣＤ方式を
用いているが、その他のどのような読み出し方法を用い
てもよく、上記実施例と同様の効果が得られる。
法は、垂直方向はＣＳＤ方式，水平方向はＣＣＤ方式を
用いているが、その他のどのような読み出し方法を用い
てもよく、上記実施例と同様の効果が得られる。
【００２１】
【発明の効果】以上のように、この発明に係る赤外固体
撮像素子によれば、シリコン基板の裏面ないし内部に赤
外線吸収用の光吸収層を設けるようにしたので、シリコ
ン基板裏面での赤外線反射を防止でき、隣接検出素子と
のクロストークをなくすことができる。従って画像のぼ
けがなく、鮮明な画像が得られる効果がある。
撮像素子によれば、シリコン基板の裏面ないし内部に赤
外線吸収用の光吸収層を設けるようにしたので、シリコ
ン基板裏面での赤外線反射を防止でき、隣接検出素子と
のクロストークをなくすことができる。従って画像のぼ
けがなく、鮮明な画像が得られる効果がある。
【図１】この発明の第１の実施例による赤外線固体撮像
素子の断面図である。
素子の断面図である。
【図２】この発明の第２の実施例による赤外線固体撮像
素子の断面図である。
素子の断面図である。
【図３】この発明の第３の実施例による赤外線固体撮像
素子の断面図である。
素子の断面図である。
【図４】この発明の第４の実施例による赤外線固体撮像
素子の断面図である。
素子の断面図である。
【図５】従来の赤外線固体撮像素子の配置構成図である
。
。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線における断面図である。
１ Ｐ型シリコン基板
２ 白金シリサイド電極
３ 走査線配線
４ 素子間分離
５，５ａ，５ｂ 光吸収層
６ 垂直シフトレジスタ
７ 水平シフトレジスタ
８ 出力部
９ トランスファゲートスキャナ１０ ＣＳＤ
スキャナ １１ ゲート電極 １２ 入射赤外線（斜め方向） １３ 入射赤外線（垂直方向） １４ 不純物半導体基板
スキャナ １１ ゲート電極 １２ 入射赤外線（斜め方向） １３ 入射赤外線（垂直方向） １４ 不純物半導体基板
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体基板表面に光検出器が１次元ま
たは２次元に配列された表面入射形の赤外線固体撮像素
子において、半導体基板の表面に形成されている検出器
，信号読み出し機構などを除く半導体基板内に高精度の
不純物層を設けたことを特徴とする赤外線固体撮像素子
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3083402A JPH04293264A (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | 赤外線固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3083402A JPH04293264A (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | 赤外線固体撮像素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04293264A true JPH04293264A (ja) | 1992-10-16 |
Family
ID=13801437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3083402A Pending JPH04293264A (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | 赤外線固体撮像素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04293264A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7274081B2 (en) * | 2004-03-03 | 2007-09-25 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Front-illuminated-type photodiode array |
| EP2793273A1 (en) * | 2013-04-17 | 2014-10-22 | Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. | Silicon photomultiplier with very low optical cross-talk and improved readout |
-
1991
- 1991-03-20 JP JP3083402A patent/JPH04293264A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7274081B2 (en) * | 2004-03-03 | 2007-09-25 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Front-illuminated-type photodiode array |
| EP2793273A1 (en) * | 2013-04-17 | 2014-10-22 | Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. | Silicon photomultiplier with very low optical cross-talk and improved readout |
| WO2014170401A1 (en) * | 2013-04-17 | 2014-10-23 | Max-Planck-Gesellschaft Zur Foerderung Der Wissenschaften E.V. | Silicon photomultiplier with very low optical cross-talk and improved readout |
| US9853071B2 (en) | 2013-04-17 | 2017-12-26 | Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e. V. | Silicon photoelectric multiplier with very low optical cross-talk and fast readout |
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